Biocélula usa fotossíntese para gerar eletricidade

Biocélula inserida em um cacto e um gráfico mostrando a intensidade da corrente elétrica gerada como função da iluminação que incidia sobre a planta (em preto, a glicose e, em vermelho, o O2). [Imagem: Mano et al, JACS]
Cientistas do instituto de pesquisas CNRS, da França, transformaram a energia química gerada pela fotossíntese de uma planta em energia elétrica.

A pesquisa demonstra uma nova rota para fotossíntese artificial, uma área de pesquisas promissora que pretende desenvolver uma estratégia de conversão da luz solar em eletricidade de forma ainda mais eficiente e mais ambientalmente correta do que as células solares.

Além do campo da energia, a nova biocélula poderá ter aplicações médicas.

O que é fotossíntese

A fotossíntese é o processo pelo qual as plantas convertem a energia do Sol em energia química. Na presença da luz visível, o dióxido de carbono (CO2) e a água (H2O) são transformados em glicose e em oxigênio (O2) por meio de uma complexa série de reações químicas que ainda não são bem compreendidas pelos cientistas.

Em vez de tentar reproduzir toda a fotossíntese de forma artificial, o que é uma meta desejável, mas ainda distante de ser alcançada, os pesquisadores franceses criaram uma célula alimentada por um biocombustível que é justamente o produto da fotossíntese de uma planta viva (glicose e oxigênio).

De desenho aparentemente muito simples, a célula a bicombustível é formada por eletrodos cujas superfícies foram modificadas com a adição de duas enzimas.

Domando a fotossíntese

Os pesquisadores inseriram sua biocélula em uma planta viva - neste experimento eles utilizaram um cacto.

Assim que os eletrodos, que são muito sensíveis tanto à glicose quanto ao O2, foram inseridos na folha do cacto, os cientistas puderam monitorar a fotossíntese em tempo real, in vivo, o que, por si só, já seria um grande feito científico.

Durante os experimentos, os pesquisadores puderam fazer a primeira observação direta dos níveis de glicose durante a fotossíntese, em tempo real.

Ou seja, além das aplicações tecnológicas, a técnica será de grande utilidade para o entendimento pormenorizado da própria fotossíntese, um objetivo longamente perseguido pelos biólogos - "domar" a fotossíntese significaria uma revolução radical na forma de geração de energia e de alimentos para a humanidade.



Diagrama da célula a biocombustível criada pelos pesquisadores franceses queterá aplicações médicas e poderá se tornar uma alternativa às células solares. [Imagem: Mano et al, JACS]Célula a biocombustível

A saída dos eletrodos indica claramente uma elevação da corrente elétrica quando uma lâmpada é acessa nas proximidades do cacto, e um correspondente decréscimo na corrente quando a lâmpada é apagada.

Sob a ação da lâmpada, a biocélula é capaz de gerar 9 Watts por centímetro quadrado de eletrodo. A geração de eletricidade é proporcional à luz que incide sobre a planta, uma vez que, com mais luz, ela pode produzir mais glicose e mais O2, disponibilizando mais combustível para operar a biocélula.

É ainda apenas uma prova de conceito e é ainda difícil visualizar sua aplicação prática em conjunto com as plantas, mas a ideia pode formar a base de uma nova estratégia de geração de energia totalmente renovável e sem produção de gases com efeito estufa ou de qualquer outro resíduo.

Biocélula para aplicações médicas

O objetivo inicial dos pesquisadores não era criar uma competidora para as células solares, mas desenvolver uma biocélula para aplicações médicas.

Ao capturar a energia química de biocombustíveis produzidos pelo corpo humano - a dupla glicose-oxigênio ocorre naturalmente nos fluidos fisiológicos - uma biocélula assim poderá poderá acionar implantes médicos e sensores de monitoramento do estado de saúde dos pacientes, funcionando ininterruptamente, 24 horas por dia.

Além de deixar para o passado a necessidade de troca de baterias desses

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